СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ СНЕГА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G01N1/20 

Изобретение касается отбора проб снега для изучения снежного покрова, в частности для измерения плотности снега и запасов воды в толще снежного покрова, и может быть использовано в гидрометеорологической службе.

Известен способ взятия пробы снега, при котором осуществляют погружение устройства в снег до упора в поверхность почвы, считывание высоты по его шкале, поднятие и переворачивание нижним краем вверх без подбора снизу и очистку снаружи от снега [1]
Однако с этом способе отсутствуют операции по предотвращению высыпания взятой пробы снега через нижний край устройства, происходящего при его поднятии и переворачивании, что приводит к заметному отличию высоты снежного керна от высоты снежного покрова (до 5%) и, следовательно, вносит погрешность в измерение плотности снега. Поэтому способ не применяется для климатических наблюдений.

Известен также способ отбора проб снега, при котором осуществляют погружение устройства для отбора проб вручную в снег до упора в поверхность почвы, уплотнение пробы снега поршнем, подъем устройства без подбора снизу и освобождение устройства от уплотненной пробы при перемещении поршня при помощи толкателя [2]
Однако известный способ использует освобождение от уплотненной пробы только ходом поршня, что не позволяет использовать его при площади поперечного сечения устройства, равной и более 50 см².

Известно устройство для отбора проб снега (снегомер составной М-78), содержащее систему металлических труб (до четырех с суммарной длиной до 3,5 м), соединенных при помощи байонетного затвора, рейку с измерительной шкалой, указателем, уравновешивающим грузом, серьгой и призмой с подвесом, механической связью [1]
В конструкции этого устройства отсутствует элемент, препятствующий высыпанию пробы снега из нижней трубы при поднятии и переворачивании систему труб для взвешивания.

Известно также устройство для отбора проб снега, содержащее пробоотборный цилиндр с пробоприемным отверстием, поршень и толкатель для него [2]
Однако известное устройство имеет жесткую связь толкателя и поршня, что ограничивает возможность использования устройства при большой высоте снежного покрова, превышающей 95 см.

Технический результат изобретения в части способа состоит в обеспечении освобождения устройства от уплотненной пробы при большой площади поперечного сечения пробоотборочного цилиндра.

Для достижения указанного технического результата в способе отбора проб снега, при котором осуществляют погружение устройства для отбора проб вручную в снег до упора в поверхность почвы, уплотнение пробы снега поршнем, подъем устройства без подпора снизу и освобождение устройства от уплотненной пробы при перемещении поршня посредством толкателя, согласно изобретению при освобождении от уплотненной пробы снега последнюю сначала частично удаляют со стороны пробоприемного отверстия устройства с помощью толкателя, а оставшуюся часть пробы снега вытесняют ходом поршня.

Технический результат в части устройства состоит в обеспечении отбора проб снега такой конструкцией, которая позволяет отбирать пробы при большой высоте снежного покрова.

Для достижения указанного технического результата устройство для отбора проб снега, содержащее пробоотборный цилиндр с пробоприемным отверстием, поршень и толкатель для него, согласно изобретению снабжено съемным насадком, имеющим пробоприемное отверстие и выпол- ненным в виде цилиндрического элемента со смонтированными на нем кольцом с режущей рабочей поверхностью со стороны пробоприемного отверстия и муфтой на противоположном конце для соединения с пробоотборным цилиндром, при этом в цилиндрическом элементе со стороны пробоприемного отверстия и кольце с режущей рабочей поверхностью выполнены соосно расположенные с диаметрально противоположных сторон радиальные отверстия для соединения со средством для взвешивания, а поршень выполнен с двумя глухими отверстиями для захода толкателя, расположенными по его оси с противоположных сторон, причем толкатель выполнен съемным.

На фиг. 1 показано устройство со съемным насадком и частичным разрезом пробоотборного цилиндра; на фиг.2 устройство без съемного насадка; на фиг.3 съемный насадок, общий вид.

Устройство для отбора проб снега содержит пробоотборный цилиндр 1 с пробоприемным отверстием и режущим кольцом 2 со стороны пробоприемного отверстия, поршень 3 и толкатель 4 для него. Толкатель выполнен съемным. В качестве толкателя может служить снегомерная переносная рейка с металлическим наконечником 5, например стандартная деревянная рейка типа М-104-1 длиной 1800 мм или типа М-104-П длиной 1300 мм. Поршень 3 выполнен с двумя глухими отверстиями 6 и 7 для захода толкателя 4, расположенными по его оси с противоположных сторон. Оба отверстия имеют прямоугольное поперечное сечение с размерами, немного превышающими размеры поперечного сечения конической части наконечника 5. На противоположном от кольца 2 конце пробоотборного цилиндра выполнен штырек 8, закрепленный в соосных сквозных отверстиях крепежного кольца 9 и стенки 10 цилиндра 1. Кольцо 9 утолщает стенку 10 для повышения прочности крепления штырька. Штырек 8 позволяет соединять пробоотборный цилиндр 1 байонетным затвором со съемным насадком (фиг.3). Съемный насадок устройства имеет пробоприемное отверстие и выполнен в виде цилиндрического элемента 11 со смонтированным на нем кольцом 12 с режущей рабочей поверхностью 13 (зубчатой) со стороны пробоприемного отверстия и с муфтой 14 на противоположном конце насадка для соединения с пробоотборным цилиндром (при сборке пробоотборный цилиндр переворачивают на 180^о для соединения с насадком, при работе без насадка, если позволяет глубина снежного покрова, цилиндр используют с режущим кольцом 2 снизу для отбора проб). В муфте 14 выполнена винтовая канавка 15. Кольцо 12, также как и режущее кольцо 2, и муфта 14, закреплено с помощью не выступающих во внутренние полости цилиндра и насадка заклепок. Верхняя часть муфты 14 имеет внутренний диаметр, немного превышающий наружный диаметр пробоотборного цилиндра 1 для свободного захода его концевой части со штырьком 8 в муфту 14. Нижние края муфты 14 выполнены с фаской 16, муфта может иметь от двух до четырех ребер 17 для опоры пальцем руки при соединении цилиндра и насадка. Нижний торец 18 каждого ребра скошен под углом более 45^о и совпадает с углом фаски 16. Скошенные нижние торцы 18 ребер 17 с фаской 16 облегчают погружение в снег насадка. В цилиндрическом элементе 11 и кольце 12 выполнены соосно расположенные с диаметрально противоположных сторон радиальные отверстия 19 для соединения со средством для взвешивания (не показано). В это средство входят: подвес, уравновешивающий груз на рейке с измерительной шкалой весов, механическая связь для соединения с рейкой пробоотборного цилиндра 1 и лопатка.

Устройство может использоваться без съемного насадка с длиной пробоотборного цилиндра 60 см и увеличенной длиной, например 100 см. Со съемным насадком суммарная длина составляет около 150 см. Устройство может использоваться с площадью поперечного сечения меньше 50 см².

Способ отбора проб снега может быть пояснен на примере работы устройства.

В пробоотборном цилиндре 1 перемещают в его рабочую часть с пробоприемным отверстием и режущим кольцом 2 поршень 3 с помощью толкателя 4 с заходом его в глухое отверстие 6 (подготовительная операция).

Затем погружают отвесно в снег насадок на такую глубину, чтобы поверхность снега была на уровне фаски 16 или немного ниже. Цилиндрический элемент 11 насадка соединяют с цилиндром 1, сочленяя со штырьком 8 последнего байонетным затвором муфту 14, имеющую винтовую канавку 15. Эту операцию облегчают ребра 17, в которые упираются пальцы руки наблюдателя. Соединенную пару цилиндр насадок погружают вручную в снег глубже до упора кольцом 12 насадка в поверхность почвы. Далее уплотняют пробу снега перемещением поршня 3 вниз при помощи толкателя 4 с заходом его в глухое отверстие 7. Уплотнение пробы снега производится воздухом, сжимаемым поршнем 3. При уплотнении, в зависимости от высоты снежного покрова и плотности снега, поршень 3 сместится в конечное положение с остановкой либо в пробоотборном цилиндре, либо в насадке. Считывают высоту снега по шкале (не показана) пробоотборного цилиндра 1 и суммируют ее с известной наблюдателю длиной съемного насадка для получения искомой высоты пробы снега. Вынимают толкатель 4 из пары пробоотборный цилиндр насадок, поднимают устройство из толщи снега без подпора снизу и устанавливают для удобства кольцом 12 съемного насадка на опору. Удерживая устройство вертикально, очищают от снега снаружи свеpху вниз лопаткой (не показана). Далее пробоотборный цилиндр и насадок разъединяют и, в случае обнаружения поршня 3 в муфте 14 или в цилиндрическом элементе 11, последний взвешивают после переворачивания вверх пробоприемным отверстием и кольцом 12 и удаления посторонних примесей. Для взвешивания насадок посредством радиальных отверстий 19 соединяют со средством для взвешивания и подвешивают вертикально. Затем насадок освобождают от уплотненной пробы сначала частичным удалением со стороны пробоприемного отверстия с помощью толкателя и оставшейся части вытеснением ходом поршня. После чего соединяют цилиндр и насадок и поршень 3 толкателем 4 перемещают в исходное положение, т.е. в рабочую часть цилиндра 1 с режущим кольцом 2 для переноса в соединенном виде к следующей точке маршрута.

Если в результате уплотнения пробы снега в паре цилиндр насадок поршень 3 остался в цилиндре 1, то после очистки снаружи от снега эту пару разъединяют, подводят лопатку под крепежное кольцо 9 цилиндра 1 для предотвращения высыпания уплотненной пробы снега и последнюю дополнительно уплотняют сначала в цилиндре 1 нажимом лопаткой снизу вверх, затем в муфте 14 насадка нажимом вниз. Взвешивание с уплотненными пробами снега производят поочередно: сначала цилиндр 1, пока помощник удерживает вертикально на опоре насадок, затем насадок после переворачивания его вверх рабочей частью без подпора снизу.

При снегосъемке без помощникa насадок с пробой снега на время взвешивания цилиндра 1 с уплотненной пробой прислоняют к опоре (к дереву, валежнику и т. п. ) или прикрепляют витком проволоки (бечевы и т.д.) к толкателю 4 (снегомерной переносной рейке), погруженному в снег до упора в поверхность почвы. После взвешивания пробоотборный цилиндр 1 с поршнем 3 освобождают от уплотненной пробы как описано выше и поршень 3 сразу перемещают в исходное верхнее положение (толкателем 4 с заходом в глухое отверстие 6). Съемный насадок, в котором нет поршня, освобождают от уплотненной пробы снега только с помощью толкателя 4, который пропускают при освобождении поочередно через оба его конца. Плотность снега вычисляют как среднее арифметическое от двух значений плотности, определенных поочередным взвешиванием цилиндра и насадка. Если же при уплотнении пробы поршень 3 целиком переместится в муфту 14 или цилиндрический элемент 11, только по результатам взвешивания последнего. При переносе устройства с разъединенными пробоотборным цилиндром и насадком пробоотборный цилиндр располагают концом с кольцом 9 книзу, а поршень 3 размещают в рабочей части с пробоприемным отверстием и режущим кольцом 2.

Использование: для отбора проб снега для измерений плотности снега и запасов воды в толще снежного покровав гидрометеорологической службе. Сущность изобретения: в способе отбора проб снега при освобождении от уплотненной пробы снега последнюю сначала частично удаляют со стороны пробоприемного отверстия устройства с помощью толкателя. Оставшуюся часть пробы снега вытесняют ходом поршня. Устройство для отбора проб снега снабжено съемным насадком. Насадок имеет пробоприемное отверстие. Насадок выполнен в виде цилиндрического элемента со смонтированными на нем кольцом с режущей рабочей поверхностью со стороны пробоприемного отверстия и муфтой на противоположном конце для соединения с пробоотборным цилиндром. В цилиндрическом элементе со стороны пробоприемного отверстия и кольцо с режущей рабочей поверхностью выполнены соосно расположенные с диаметрально противоположных сторон радиальные отверстия для соединения со средством для взвешивания. Поршень выполнен с двумя глухими отверстиями для захода толкателя. Отверстия расположены по оси поршня с противоположных сторон. Толкатель выполнен съемным. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ отбора проб снега, при котором осуществляют погружения устройства для отбора проб вручную в снег до упора в поверхность почвы, уплотнение пробы снега поршнем, подъем устройства без подпора снизу и освобождение устройства от уплотненной пробы при перемещении поршня посредством толкателя, отличающийся тем, что при освобождении от уплотненной пробы снега последнюю сначала частично удаляют со стороны пробоприемного отверстия устройства с помощью толкателя, а оставшуюся часть пробы снега вытесняют ходом поршня. 2. Устройство для отбора проб снега, содержащее пробоотборный цилиндр с пробоприемным отверстием, поршень и толкатель для него, отличающееся тем, что оно снабжено съемным насадком, имеющим пробоприемное отверстие и выполненным в виде цилиндрического элемента со смонтированными на нем кольцом с режущей рабочей поверхностью со стороны пробоприемного отверстия и муфтой на противоположном конце для соединения с пробоотборным цилиндром, при этом в цилиндрическом элементе со стороны пробоприемного отверстия и кольце с режущей рабочей поверхностью выполнены соосно расположенные с диаметрально противоположных сторон радиальные отверстия для соединения со средством для взвешивания, а поршень выполнен с двумя глухими отверстиями для захода толкателя, расположенными по его оси с противоположных сторон, причем толкатель выполнен съемным.